防止装置的制造方法
【专利摘要】电流在作为开关发挥功能的FET(21、22)各自的漏极之间流动。第一恒流电路(25)使恒定的电流从电阻(R1)的FET(21)侧朝另一侧流动。第一比较器(26)在FET(22)的漏极的电位比电阻(R1)的靠第一恒流电路(25)侧的一端的电位高的情况下向控制部(23)输出高电平的电压。而且，第一比较器(26)在FET(22)的漏极的电位比电阻(R1)的靠第一恒流电路(25)侧的一端的电位低的情况下向控制部(23)输出低电平的电压。在第一比较器(26)输出了低电平的电压的情况下，控制部(23)使FET(21、22)分别断开。而且，控制部(23)变更第一恒流电路(25)中向电阻(R1)流动的电流。
【专利说明】
防止装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及防止过电流在电流路径中流动的防止装置。
【背景技术】
[0002]在车辆中搭载有从电源向电气设备进行供电的电源系统。在该电源系统中，在由于短路而过电流在连接电源及电气设备的导线中流动的情况下，导线有可能着火。因此，在电源系统中搭载有防止过电流在从电源向电气设备的电流路径中流动的防止装置(例如，参见专利文献I)。
[0003]在专利文献I记载的防止装置中，经由FET(Field Effect Transistor:场效应晶体管)而从电源向负载供电。并且，在预定电流以上的电流在从电源向负载的电流路径中流动的情况下，FET切断在电流路径中流动的电流。
[0004]专利文献I:专利第3589392号公报
【发明内容】
[0005]作为以往的防止装置，存在在从电源向负载的电流路径中设有开关并将开关的靠负载侧的一端的电位与阈值电位进行比较的防止装置。例如，在开关为半导体开关的情况下，在较大的电流在电流路径中流动时，利用开关的接通电阻使电压降低，由此开关的靠负载侧的一端的电位较大地降低。
[0006]在上述的防止装置中，在开关的靠负载侧的一端的电位比阈值电位低的情况下，使开关断开。由此，防止过电流在电流路径中流动。
[0007]但是，在负载为电感式负载的情况下，在负载刚进行工作之后突入电流在电流路径中流动。在上述的防止装置中，有可能在突入电流在电流路径中流动的情况下错误地使开关断开。
[0008]另外，电源系统内的温度根据车辆行驶的环境或负载的工作状况等而发生变化。容许向开关流动的电流的值根据开关周边的温度而不同。在开关周边的温度较高的情况下，即使在向开关流动的电流的值比较小时，开关也有可能发生故障。因此，在上述的防止装置中，在阈值电位设定为恒定的值的情况下，有可能产生超过容许向开关流动的电流的值的过电流在电流路径中流动的情况。
[0009]而且，在大量地制造上述的防止装置的情况下，开关的接通电阻值的偏差较大。因此，对于所有的防止装置，在阈值电位相同的情况下，在开关的接通电阻值较小的防止装置中，即使开关的靠负载侧的一端的电位比阈值电位高时，也有可能产生过电流在电流路径中流动的情况。
[0010]本发明是鉴于这样的情况而作出的，其目的在于提供能够可靠地防止过电流在电流路径中流动的防止装置。
[0011]本发明的防止装置具备设于电流路径的开关，通过使该开关断开来防止过电流在上述电流路径中流动，上述防止装置的特征在于，具备:电阻，上述电阻的一端与上述开关的一端连接，恒流电路，使恒定的电流从该电阻的一端侧朝另一端侧流动;变更单元，变更该恒流电路中流动的电流的值;及比较部，对上述开关及电阻各自的另一端的电位进行比较，上述防止装置构成为，在该比较部进行的比较的结果表示上述开关的另一端的电位比上述电阻的另一端的电位低的情况下，使上述开关断开。
[0012]在本发明中，例如，在开关的一端连接有电源，在开关的另一端连接有负载，电流在从电源向负载的电流路径中流动。在开关的一端连接有电阻的一端，恒流电路使恒定的电流从电阻的一端侧朝另一端侧流动。并且，对开关及电阻各自的另一端的电位进行比较。
[0013]在开关为接通的情况下，开关的另一端的电位为从电源的输出电压减去开关的两端之间的电压而得到的值，电阻的另一端的电位为从电源的输出电压减去电阻的两端之间的电压而得到的值。通过恒流电路而使恒定的电流向电阻流动，因此电阻的两端之间的电压为恒定。并且，在预定值以上的电流在电流路径中流动而开关的两端之间的电压成为预定电压以上的情况下，开关的另一端的电位比电阻的另一端的电位低。此时，由于开关设为断开，因此防止过电流在电流路径中流动。
[0014]另外，变更恒流电路中流动的电流的值。由此，能够变更电阻的两端之间的电压，因此能够变更与开关的另一端的电位进行比较的阈值电位。因此，例如在开关的另一端连接有电感式负载的情况下，能够仅在负载刚进行工作之后预定期间的期间将阈值电位变更成低电位。另外，也能够根据开关周边的温度来变更阈值电位，也能够对应每个装置而变更阈值电位。通过适当地设定阈值电位，可靠地防止过电流在电流路径中流动。
[0015]本发明的防止装置的特征在于，还具备检测上述开关周边的温度的温度检测部，上述变更单元构成为，根据上述温度检测部检测到的温度的高/低而将上述恒流电路中流动的电流的值变更为小/大的值。
[0016]在本发明中，检测开关周边的温度。并且，在检测到的温度较高的情况下、即开关容易发生故障的情况下，将恒流电路中流动的电流的值变更成较小的值，使与开关的另一端的电位进行比较的阈值电位变高。另外，在检测到的温度较低的情况下、即开关难以发生故障的情况下，将恒流电路中流动的电流的值变更成较大的值，使与开关的另一端的电位进行比较的阈值电位降低。由此，能够可靠地防止开关的故障，并且使电流高效地在电流路径中流动。
[0017]本发明的防止装置的特征在于，在上述开关的另一端连接有负载，上述防止装置具备判定该负载是否进行工作的判定单元，上述变更单元构成为，在由该判定单元判定为上述负载进行工作的情况下，使上述恒流电路中流动的电流的值上升。
[0018]在本发明中，在开关的另一端连接有负载。并且，在判定为负载进行工作的情况下，使恒流电路中流动的电流的值上升，使与开关的另一端的电位进行比较的阈值电位降低。由此，在负载刚进行工作之后产生了突入电流的情况下错误地使开关断开的概率低。
[0019]本发明的防止装置的特征在于，上述变更单元构成为，在由上述判定单元判定为上述负载进行工作之后经过了预定时间的情况下，使上述恒流电路中流动的电流的值返回到上升之前的电流值。
[0020]在本发明中，在判定为负载进行工作而使恒流电路中流动的电流的值上升之后经过了预定时间的情况下，使恒流电路中流动的电流的值返回到上升之前的电流值。由此，能够仅在负载进行工作而突入电流在电流路径中流动的期间，使与开关的另一端的电位进行比较的阈值电位降低。
[0021 ]本发明的防止装置的特征在于，上述恒流电路具备两个晶体管，该两个晶体管分别具有第一端、第二端及第三端，在上述两个晶体管的各晶体管中，与第一端和第二端之间的电压对应的值的电流向第二端和第三端之间流动，上述两个晶体管中的一个晶体管中的第一端及第三端分别连接于另一晶体管的第一端，上述两个晶体管的各晶体管中的第二端的电位大致相同，在上述另一晶体管的第三端连接有上述电阻的另一端，上述变更单元构成为，通过变更在上述一个晶体管的第二端和第三端之间流动的电流的值来变更上述恒流电路中流动的电流的值。
[0022]在本发明中，恒流电路具备两个晶体管，两个晶体管分别具有第一端、第二端及第三端。在两个晶体管的各晶体管中，与第一端和第二端之间的电压对应的值的电流在第二端和第三端之间流动。两个晶体管中的一个晶体管中的第一端及第三端连接于另一晶体管的第一端，两个晶体管各自中的第二端的电位大致相同。并且，在另一晶体管的第三端连接有电阻的另一端。
[0023]在如上连接有两个晶体管的情况下，两个晶体管各自中的第一端及第二端之间的电压大致一致。因此，关于两个晶体管，在相对于第一端与第二端之间的电压而在第二端与第三端之间流动的电流的值同样地发生变化的情况下，将在一个晶体管的第二端与第三端之间流动的电流的值设为预定的几倍而得到的值的电流在另一晶体管的第二端与第三端之间流动。并且，通过变更在一个晶体管的第二端与第三端之间流动的电流的值，容易地变更恒流电路中流动的电流、即在另一晶体管中的第二端与第三端之间流动的电流的值。
[0024]在两个晶体管分别为NPN型的双极型晶体管的情况下，第一端为基极，第二端为发射极，第三端为集电极。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，能够可靠地防止过电流在电流路径中流动。
【附图说明】
[0027]图1是表示实施方式I中的电源系统的主要部分结构的框图。
[0028]图2是表示防止装置的主要部分结构的框图。
[0029]图3是第一恒流电路的电路图。
[0030]图4是控制部的各输出状态下的第一恒流电路的等效电路图。
[0031 ]图5是表示控制部执行的第一防止处理的流程图。
[0032]图6是表示防止装置的效果的说明图。
[0033]图7是表示防止装置的其他效果的说明图。
[0034]图8是实施方式2中的第一恒流电路的电路图。
[0035]图9是实施方式3中的第一恒流电路的电路图。
【具体实施方式】
[0036]以下，对于本发明，基于表示其实施方式的附图详细地进行说明。
[0037](实施方式I)
[0038]图1是表示实施方式I中的电源系统的主要部分结构的框图。该电源系统I适当地搭载于车辆，具备防止装置10、第一电容器11、第一负载12、起动器13、发电机14、第二负载
15及第二电容器16。防止装置10的一端连接于第一电容器11的正极和第一负载12及起动器
13各自的一端。防止装置10的另一端连接于发电机14及第二负载15各自的一端和第二电容器16的正极。第一电容器11及第二电容器16各自的负极与第一负载12、起动器13、发电机14及第二负载15各自的另一端接地。
[0039]发电机14例如在车辆的制动踏板被踏下且车速减速的情况下产生交流的再生电力。发电机14将所产生的交流的再生电力整流成直流的再生电力。发电机14将整流后的直流的再生电力经由防止装置10而向第一电容器11及第一负载12供给，并且也向第二负载15及第二电容器16供给。
[0040]第二负载15是搭载于车辆的电气设备，从第一电容器11、发电机14及第二电容器16被供电。
[0041]第二电容器16是电双层电容器或锂离子电池等，存储从发电机14供给的电力。第二电容器16还经由防止装置10而从第一电容器11被供电，并存储从第一电容器11供给的电力。第二电容器16将所存储的电力经由防止装置10而向第一电容器11及第一负载12供给，并向第二负载15供给。
[0042]第一电容器11例如是铅蓄电池，从发电机14及第二电容器16分别经由防止装置10而被供电，并存储从发电机14及第二电容器16供给的电力。第一电容器11将所存储的电力向第一负载12及起动器13供给，并经由防止装置10而向第二负载15及第二电容器16供给。
[0043]第一负载12是以与第二负载15同样的方式搭载于车辆的电气设备，从第一电容器
11、发电机14及第二电容器16被供电。
[0044]起动器13是用于使未图示的发动机起动的马达，使用第一电容器11所存储的电力进行工作。
[0045]向防止装置10输入事先通知起动器13进行工作的事先信号、事先通知第一负载12进行工作的第一工作信号和事先通知第二负载15进行工作的第二工作信号。
[0046]防止装置10在切断阈值以上的电流在防止装置10自身的两端之间流动的情况下，切断通电，防止过电流在流经自身的两端之间的电流的电流路径中流动。防止装置10在被输入事先信号的情况下也切断通电。由此，起动器13由第一电容器11供电。另外，防止装置10在被输入第一工作信号或第二工作信号的情况下调节切断阈值。
[0047]图2是表示防止装置10的主要部分结构的框图。防止装置10具有N沟道型的FET21、
22、控制部23、温度检测部24、第一恒流电路25、第一比较器26、第一计时器27、第二恒流电路28、第二比较器29、第二计时器30、二极管D1、D2及电阻R1、R2。二极管D1、D2分别是FET21、22的寄生二极管。
[0048]在发电机14及第二负载15各自的一端和第二电容器16的正极连接有FET21的漏极和二极管Dl的阴极。在FET21的源极连接有二极管Dl、D2各自的阳极和FET22的源极。在FET22的漏极连接有二极管D2的阴极、第一电容器11的正极和第一负载12及起动器13各自的一端。FET21、22各自的栅极连接于控制部23，在控制部23还连接有温度检测部24。控制部23也被接地。
[0049]第一负载12及第二负载15分别作为权利要求中的负载发挥功能。
[0050]在FET21的漏极连接有电阻Rl的一端，在电阻Rl的另一端连接有第一恒流电路25和第一比较器26的负端子。第一恒流电路25还连接于控制部23，并且也被接地。第一比较器26的正端子连接于FET22的漏极，第一比较器26的输出端子连接于控制部23。第一计时器27也连接于控制部23。
[0051 ]在FET22的漏极连接有电阻R2的一端，在电阻R2的另一端连接有第二恒流电路28和第二比较器29的负端子。第二恒流电路28还连接于控制部23，并且也被接地。第二比较器29的正端子连接于FET21的漏极，第二比较器29的输出端子连接于控制部23。
[0052]FET21、22分别作为开关发挥功能。在对于FET21、22分别由控制部23向栅极施加一定电压以上的电压的情况下，能够使电流在漏极与源极之间流动，FET21、22分别接通。另夕卜，在对于FET21、22分别由控制部23向栅极施加的电压为一定电压以下的情况下，电流不在漏极与源极之间流动，FET21、22分别断开。控制部23通过调节向FET21、22各自的栅极施加的电压的高低，将各FET21、22同时设为接通/断开。权利要求中的开关相当于两个FET21、22整体。
[0053]由于FET21的源极连接于FET22的源极，因此二极管Dl的阳极连接于二极管D2的阳极。因此，在FET21、22分别断开的情况下，电流不会流经二极管D1、D2。
[0054]FET21、22设于在防止装置10的两端之间流动的电流的电流路径。
[0055]第一恒流电路25使恒定的电流从电阻Rl的FET21侧朝另一侧流动。第一恒流电路25中流动的电流的值Il由控制部23变更。控制部23作为权利要求中的变更单元发挥功能。
[0056]图3是第一恒流电路25的电路图。第一恒流电路25具有电流镜电路4及电阻R3、R4、R5 ο电流镜电路4具有两个NPN型的双极型晶体管40、41。双极型晶体管40、41分别具有基极、发射极及集电极。电阻Rl的另一端连接于电流镜电路4的双极型晶体管40的集电极。双极型晶体管40的基极连接于双极型晶体管41的基极及集电极。双极型晶体管40、41各自的发射极被接地，双极型晶体管40、41各自的发射极的电位大致相同。双极型晶体管41的集电极连接于电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接于电阻R4、R5各自的一端。电阻R4的另一端连接于控制部23，电阻R5的另一端被施加预定的电压Vcc。
[0057]在双极型晶体管40、41中，分别根据基极与发射极之间的电压的高/低而值变大/小的电流在发射极与集电极之间流动。在向双极型晶体管40、41各自的基极与发射极之间施加了相同的电压的情况下，将在双极型晶体管41的集电极与发射极之间流动的电流的值设为预定的几倍而得到的值的电流在双极型晶体管40的集电极与发射极之间流动。
[0058]双极型晶体管40、41分别作为权利要求中的另一晶体管及一个晶体管发挥功能。双极型晶体管40、41各自的基极、发射极及集电极相当于权利要求中的第一端、第二端及第
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[0059]在第一恒流电路25中，电压Vcc向电阻R5的另一端与双极型晶体管41的发射极之间施加。由此，电流从电阻R5的另一端按照电阻R3以及双极型晶体管41的集电极及发射极的顺序流动。并且，由于向双极型晶体管40、41各自的基极施加相同的电压，因此将在双极型晶体管41的集电极与发射极之间流动的电流的值Iref设为预定的几倍而得到的值Il的电流向电阻Rl流动。
[0060]另外，电压Vcc例如由未图示的调节器生成。调节器例如从第二电容器16的输出电压生成电压Vcc。
[0061]控制部23通过进行电阻R4的另一端的电位的调节及电阻R4的另一端的开路中的任一动作来变更电流值Iref。由此，变更电流值II。
[0062 ]具体而言，控制部23通过向电阻R4的另一端施加以双极型晶体管41的发射极的电位为基准的电压Vcc或使电阻R4的一端接地，来调节电阻R4的另一端的电位。
[0063]图4是控制部23的各输出状态下的第一恒流电路25的等效电路图。控制部23向电阻R 4的另一端输出的输出状态为向电阻R 4的一端施加电压V c c的状态、使电阻R 4的一端开路的状态及使电阻R4的一端接地的状态中的任一状态。
[0064]图4的左侧、中央及右侧分别表示向电阻R4的另一端施加电压Vcc的情况、使电阻R4的另一端开路的情况及使电阻R4的一端接地的情况下的各第一恒流电路25的等效电路。第一恒流电路25的等效电路用虚线包围。
[0065]在控制部23向电阻R4的另一端施加了电压Vcc的情况下，根据图4的左侧所示的等效电路可知，电阻R4、R5并联连接。因此，电阻R3和并联连接的电阻R4、R5的合成电阻串联连接。
[0066]接着，在控制部23使电阻R4的另一端开路的情况下，电流不会向电阻R4流动。因此，根据图4的中央所示的等效电路可知，电阻R3、R5串联连接。在此，并联连接的电阻R4、R5的合成电阻值比电阻R5的电阻值小。因此，控制部23使电阻R4的另一端开路的情况下的电流值Iref比控制部23向电阻R4的另一端施加了电压Vcc的情况下的电流值Iref小。
[0067]接着，在控制部23使电阻R4的另一端接地的情况下，根据图4的右侧所示的等效电路可知，向电阻R5流动的电流的一部分不向电阻R3流动而向电阻R4流动。因此，控制部23使电阻R4的另一端接地的情况下的电流值Iref比控制部23使电阻R4的另一端开路的情况下的电流值Iref小。
[0068]如上所述，控制部23通过进行电阻R4的另一端的电位的调节及电阻R4的另一端的开路中的任一动作，能够容易地变更第一恒流电路25中向电阻Rl流动的电流的值11、即在双极型晶体管40的发射极与集电极之间流动的电流的值。
[0069]另外，除了将电阻R4的另一端的电位调节成被施加电压Vcc的电阻R5的另一端的电位和接地电位之外，也可以将电阻R4的另一端的电位调节成除这些电位以外的电位。在该情况下，能够更细致地调节电流值Iref。
[0070]如图2所示，第一比较器26对FET22的漏极的电位和电阻Rl的另一端的电位进行比较。在FET22的漏极的电位比电阻Rl的另一端的电位高的情况下，第一比较器26从输出端子向控制部23输出高电平的电压。而且，在FET22的漏极的电位比电阻RI的另一端的电位低的情况下，第一比较器26从输出端子向控制部23输出低电平的电压。第一比较器26作为比较部发挥功能。
[0071]从控制部23向第一计时器27输入指示计时的开始的开始指示和指示计时的结束的结束指示。第一计时器27在从控制部23输入了开始指示的情况下开始计时，由控制部23读取第一计时器27所计时的第一计时时间。第一计时器27在从控制部23输入了结束指示的情况下结束计时。
[0072]第二恒流电路28、第二比较器29及第二计时器30各自的结构及作用与第一恒流电路25、第一比较器26及第一计时器27相同。关于第二恒流电路28、第二比较器29及第二计时器30的结构及作用，第一恒流电路25、第一比较器26及第一计时器27的说明中所述的电阻R1、FET21及FET22分别与电阻R2、FET22及FET21对应。
[0073]因此，第二恒流电路28使恒定的电流从电阻R2的FET22侧朝另一侧流动，第二恒流电路28中流动的电流的值12由控制部23变更。而且，第二比较器29对FET21的漏极的电位和电阻R2的另一端的电位进行比较。控制部23从第二计时器30读取第二计时器30所计时的第二计时时间。第二比较器29与第一比较器26同样地作为比较部发挥功能。并且，控制部23能够容易地变更第二恒流电路28中向电阻R2流动的电流的值12。
[0074]温度检测部24例如使用热敏电阻而构成，检测开关周边的温度(以下，记载为开关温度)。温度检测部24所检测到的开关温度由控制部23读取。
[0075]向控制部23输入事先信号、第一工作信号及第二工作信号。而且，从第一比较器26及第二比较器29各自的输出端子向控制部23输入高电平的电压或低电平的电压。
[0076]在被输入事先信号的情况下，控制部23使FET21、22断开。并且，起动器13使用第一电容器11的电力进行工作，发动机起动。控制部23在使FET21、22断开之后为了使发动机起动而经过了充分的时间后，使FET21、22接通。
[0077]控制部23在除了与起动器13的工作相关的期间以外，在其他期间通常使FET21、22接通。在FET21、22接通的期间，电流在FET21、22各自的漏极之间流动。以下，将在FET21、22各自的漏极之间流动的电流的值记载为开关电流值。
[0078]在开关电流值为一定的电流值以上的情况下，控制部23使FET21、22断开，防止过电流在防止装置10的两端之间流动。
[0079]控制部23基于温度检测部24检测到的温度和第一计时器27所计时的第一计时时间，如上所述地变更第一恒流电路25中向电阻Rl流动的电流的值11。同样地，控制部23基于温度检测部24检测到的温度和第二计时器30所计时的第二计时时间，变更第二恒流电路28中向电阻R2流动的电流的值12。而且，控制部23根据第一比较器26及第二比较器29输出的电压，将FET21、22分别从接通切换成断开。
[0080]通过FET21、22、控制部23、温度检测部24、第一恒流电路25、第一比较器26及第一计时器27，防止过电流从FET21的漏极向FET22的漏极流动。并且，通过FET21、22、控制部23、温度检测部24、第二恒流电路28、第二比较器29及第二计时器30，防止过电流从FET22的漏极向FET21的漏极流动。控制部23为了防止过电流从FET21的漏极向FET22的漏极流动而执行第一防止处理，为了防止过电流从FET22的漏极向FET21的漏极流动而执行第二防止处理。控制部23在使FET21、22分别接通的情况下执行第一防止处理及第二防止处理。
[0081]图5是表示控制部23执行的第一防止处理的流程图。控制部23首先从温度检测部24读取温度检测部24检测到的开关温度(步骤SI)，根据读取到的开关温度的高/低而将第一电流值设定成小/大的值(步骤S2)。接着，控制部23基于是否被输入第一工作信号，判定第一负载12从现在开始是否进行工作(步骤S3)。在此，控制部23在被输入第一工作信号的情况下判定为第一负载12从现在开始进行工作，在未被输入第一工作信号的情况下，第一负载12处于工作中或停止中，判定为第一负载12从现在开始不进行工作。控制部23也作为权利要求中的判定单元发挥功能。
[0082]在判定为第一负载12不进行工作的情况下(S3中为“否”)，控制部23将电流值Il变更成在步骤S2中设定的第一电流值(步骤S4)。在判定为第一负载12进行工作的情况下(S3中为“是”)，控制部23将电流值Il变更成向步骤S2中设定的第一电流值加上预定的电流值A I而得到的值(步骤S5)，通过向第一计时器27输出开始指示，开始由第一计时器27进行的计时(步骤S6)。
[0083]如上所述，在步骤S3中判定为第一负载12进行工作的情况下，控制部23使电流值11从第一电流值上升电流值A I。
[0084]另外，控制部23在步骤S2中根据开关温度的高/低而将第一电流值设定成小/大的值，将电流值11变更成第一电流值、或向第一电流值加上电流值A I而得到的电流值。换言之，控制部23根据开关温度的高/低而将电流值Il变更为小/大的值。
[0085]控制部23在执行了步骤S4或步骤S6之后，基于第一比较器26输出的电压，判定是否应切断FET21、22各自的漏极之间的通电(步骤S7)。
[0086]将FET21的漏极的电位设为VbI，将电阻Rl的电阻值设为rI，将FET21、22各自的接通电阻值的和设为rs，将开关电流值的绝对值设为Is。
[0087]在电流从FET21的漏极向FET22的漏极流动的情况下，FET22的漏极的电位为(VbI —rS X IS )，电阻Rl的另一端、即电阻Rl的第一恒流电路25侧的一端的电位为(Vb I — rIXIDo
[0088]从FET22的漏极的电位减去电阻Rl的另一端的电位而得到的值为(rlXIl — rs XIs)。在开关电流值的绝对值Is为(rl X Il/rs)以下的情况下，第一比较器26从输出端子向控制部23输出高电平的电压。在第一比较器26输出高电平的电压的情况下，控制部23在步骤S7中判定为不应切断通电。
[0089]在开关电流值的绝对值Is超过了(rlX Il/rs)的情况下，第一比较器26从输出端子向控制部23输出低电平的电压。在第一比较器26输出低电平的电压的情况下，控制部23在步骤S7中判定为应切断通电。
[0090]将FET22的漏极的电位设为Vb2。在电流从FET22的漏极向FET21的漏极流动的情况下，电阻Rl的另一端的电位为(Vb2 — rs X I s — r I X 11)。从FET22的漏极的电位Vb2减去电阻Rl的另一端的电位而得到的值为(rs Xls+rl X II)，始终超过零。
[0091 ]因此，在电流从FET22的漏极向FET21的漏极流动的情况下，第一比较器26始终从输出端子输出高电平的电压，控制部23在步骤S7中判定为不应切断通电。
[0092]在判定为不应切断通电的情况下(S7中为“否”)，控制部23判定第一计时器27是否进行计时(步骤S8)。在判定为第一计时器27进行计时的情况下(S8中为“是”)，控制部23判定第一计时器27所计时的第一计时时间是否为预先设定的设定时间以上(步骤S9)。
[0093]在判定为第一计时时间为设定时间以下的情况下(S9中为“否”)，控制部23使处理返回到步骤S7，在电流值Il变更成向第一电流值加上电流值Al而得到的电流值的状态下，反复进行是否应切断通电的判定，直到第一计时时间成为设定时间以上为止。
[0094]在判定为第一计时时间为设定时间以上的情况下(S9中为“是”)，控制部23通过向第一计时器27输出结束显示，结束由第一计时器27进行的计时(步骤S10)。在判定为第一计时器27未进行计时的情况下(S8中为“否”)或在执行了步骤SlO之后，结束第一防止处理。
[0095]控制部23在使FET21、22接通的期间反复进行第一防止处理。在步骤S3中判定为第一负载12进行工作之后经过设定时间、接着控制部23执行了第一防止处理时，由于第一负载12处于工作中，因此只要开关温度没有变化，控制部23就使电流值Il返回到在步骤S5中上升之前的电流值、即第一电流值。
[0096]在判定为应切断通电的情况下(S7中为“是”)、即第一比较器26进行的比较结果表示FET22的漏极的电位比电阻Rl的另一端的电位低的情况下，控制部23使FET21、22断开(步骤Sll)。之后，控制部23结束第一防止处理。
[0097]防止过电流从FET22的漏极向FET21的漏极流动的第二防止处理与第一防止处理相同。在第二防止处理的说明中，第一防止处理的说明中的第一负载12、第一恒流电路25、第一比较器26、第一计时器27、第一电流值、电流值I1、第一工作信号及第一计时时间分别与第二负载15、第二恒流电路28、第二比较器29、第二计时器30、第二电流值、电流值12、第二工作信号及第二计时时间对应。第二电流值在第二防止处理中为在与第一防止处理的步骤S2对应的步骤中设定的电流值，与第一电流值同样地根据从温度检测部24读取的开关温度的高/低而设定成小/大的值。
[0098]将电阻R2的电阻值设为r2。在电流从FET22的漏极向FET21的漏极流动的情况下，FET21的漏极的电位为(Vb2 — rs X Is)，电阻R2的另一端、即电阻R2的第二恒流电路28侧的一端的电位为(Vb2—r2 X 12)。
[0099]从FET22的漏极的电位减去电阻R2的另一端的电位而得到的值为(r2X 12 — rs XIs)。在开关电流值的绝对值I s为(r2 X 12/rs)以下的情况下，第二比较器29从输出端子向控制部23输出高电平的电压，在第二防止处理中，控制部23判定为不应切断通电。并且，在开关电流的绝对值Is超过了(r2XI2/rs)的情况下，第二比较器29从输出端子输出低电平的电压，在第二防止处理中，控制部23判定为应切断通电。
[0100]在电流从FET21的漏极向FET22的漏极流动的情况下，电阻R2的另一端的电位为(Vbl—rsXIs — r2XI2)<^于FET21的漏极的电位为Vb I，因此从FET21的漏极的电位减去电阻R2的另一端的电位而得到的值为(rs X I s+r2 X 12)，始终超过零。
[0101]因此，在电流从FET21的漏极向FET22的漏极流动的情况下，第二比较器29始终从输出端子输出高电平的电压，在第二防止处理中，控制部23判定为不应切断通电。
[0102]控制部23反复进行第一防止处理及第二防止处理，直到在第一防止处理及第二防止处理中的任一处理中使FET21、22分别断开。此时，控制部23可以以交替地执行第一防止处理及第二防止处理的方式构成，也可以以并行地执行第一防止处理及第二防止处理的方式构成。
[0103]在如上构成的防止装置10中，通过变更电流值II，能够变更第一比较器26中与FET22的漏极的电位进行比较的阈值电位、即电阻Rl的另一端的电位。另外，通过变更电流值12，能够变更第二比较器29中与FET21的漏极的电位进行比较的阈值电位、即电阻R2的另一端的电位。通过分别适当地设定以上所述的两个阈值电位，能够可靠地防止过电流在电流路径中流动。
[0104]另外，在大量地制造防止装置10的情况下，FET21、22的接通电阻值参差不齐。但是，在防止装置10中，通过对电流值11、12、具体而言第一电流值及第二电流值进行微调，所制造的FET21、22分别在适当的时机断开并且切断通电。
[0105]图6是表示防止装置10的效果的说明图。图6中以细线画出表示所容许的开关电流值的绝对值即容许电流值与开关温度的关系的曲线图。而且，图6中以粗线画出表示切断通电的开关电流值的绝对值即切断阈值与开关温度的关系的曲线图。
[0106]如图6的细线所示的那样，容许电流值伴随开关温度的上升而降低。这是因为，在开关温度较高的情况下，即使开关电流值Is比较小时，例如也有可能使FET21、22各自的构造发生变化，使FET21、22各自失去作为开关的功能。
[0107]在第一防止处理及第二防止处理中，如上所述，第一电流值及第二电流值分别根据开关温度的高/低而设定成小/大的值，因此开关温度越高，则电流值11、12分别越小。由此，开关温度越高，则在第一处理中由(rl X Il/rs)表示、在第二处理中由(r2 X I2/rs)表示的切断阈值越小。因此，如图6的粗线所示，在各开关温度中，能够将切断阈值设定为容许电流值以下的值。因此，能够可靠地防止FET21、22的故障，能够在FET21、22的漏极之间使电流高效地流动。
[0108]图7是表示防止装置10的其他效果的说明图。图7表示电流值I1、开关电流值的绝对值Is及切断阈值的推移的一例。在此，开关温度设为恒定。如上所述，在第一防止处理中，在第一工作信号输入到控制部23的情况下，控制部23将电流值Il变更成向第一电流值加上电流值A I而得到的值。由此，与FET22的漏极的电位进行比较的阈值电位、即电阻Rl的另一端的电位变低，由(rl X Il/rs)表示的切断阈值上升。因此，第一负载12从停止状态进行工作，从而突入电流流经FET21、22，在开关电流值的绝对值Is暂时成为较高的值的情况下，错误地使FET21、22分别断开的概率低。
[0109]如上所述，向控制部23输入第一工作信号，在由控制部23判定为第一负载12进行工作之后经过了设计时间后，使电流值Il返回到第一电流值。由此，切断阈值也返回到电流值Il为第一电流值的情况下的值。因此，能够仅在突入电流在FET21、22各自的漏极之间流动的期间，使与FET22的漏极的电位进行比较的阈值电位降低，并使切断阈值变高。
[0110]另外，优选为，设定时间为比第一工作信号向控制部23输入之后产生突入电流且开关电流值的绝对值I s稳定为止的时间长的时间。
[0111]以上，使用图7说明了通过控制部23执行第一防止处理而得到的效果，但在控制部23执行了第二防止处理的情况下也得到同样的效果。即在第二负载15从现在开始进行工作的情况下，通过控制部23使电流值12上升为向第二电流值加上电流值Al而得到的值，在突入电流流动的情况下错误地使FET21、22分别断开的概率低。而且，在使电流值12上升之后经过了设定时间的情况下，电流值12返回到第二电流值，因此能够仅在突入电流流动的期间，使与FET21的漏极的电位进行比较的阈值电位上升，并使切断阈值变高。
[0112](实施方式2)
[0113]图8是实施方式2的第一恒流电路25的电路图。实施方式2与实施方式I相比，第一恒流电路25及第二恒流电路28的电路结构不同。
[0114]以下，对于实施方式2，说明与实施方式I不同的点。关于除后述的结构以外的其他结构，由于与实施方式I相同，因此标注相同的附图标记而省略其说明。
[0115]实施方式2中的第一恒流电路25具有电流镜电路4及电阻R3、R4、R5，它们以与实施方式I同样的方式连接。实施方式2中的第一恒流电路25还具有电阻R6，电阻R6的一端连接于电阻R5的一端，电阻R6的另一端连接于控制部23。
[0116]控制部23对电阻R6的另一端进行与对电阻R4的另一端进行的动作同样的动作。即，控制部23进行电阻R6的另一端的电位的调节及电阻R6的另一端的开路中的任一动作。
[0117]在电阻R4的另一端的状态被固定的情况下，如使用图4说明的那样，向电阻R6的另一端施加电压Vcc的情况下的电流值Iref最大。并且，使电阻R6的另一端开路的情况下的电流值Iref次之，使电阻R6的另一端接地的情况下的电流值Iref最小。[Ο118] 如上所述，通过电阻R6的追加，控制部23能够更细致地控制电流值Iref。在电阻R4、R6各自的电阻值不同的情况下，电流值Iref的值的数量为九个，控制部23能够将电流值11变更成九个值。
[0119]另外，除了将电阻R4、R6各自的另一端的电位调节成被施加电压Vcc的电阻R5的另一端的电位和接地电位以外，也可以将电阻R4、R6各自的另一端的电位调节成除这些电位以外的电位。在该情况下，能够更细致地调节电流值Iref。
[0120]实施方式2中的第二恒流电路28以与实施方式2中的第一恒流电路25同样的方式构成，因此控制部23能够更细致地控制电流值12。
[0121]实施方式2中的控制部23以与实施方式I同样的方式进行第一防止处理及第二防止处理，仅变更电流值11、12的结构与实施方式I不同，因此实施方式2中的防止装置10起到与实施方式I同样的效果。
[0122]另外，在实施方式2中，用于调节电流值Iref的电阻的数量不限于两个，也可以是三个以上。在该情况下，第三个以后的电阻以与电阻R4或电阻R6同样的方式连接，由控制部23进行与在电阻R4的另一端进行的动作同样的动作。
[0123](实施方式3)
[0124]图9是实施方式3中的第一恒流电路25的电路图。实施方式3与实施方式I相比，第一恒流电路25及第二恒流电路28的电路结构不同。
[0125]以下，对于实施方式3，说明与实施方式I不同的点。对于除后述的结构以外的其他结构，由于与实施方式I相同，因此标注相同的附图标记而省略其说明。
[0126]实施方式3中的第一恒流电路25具有电流镜电路4及电阻R3，它们以与实施方式I同样的方式连接。实施方式3中的第一恒流电路25还具有D/A转换器5』/Α转换器5连接于电阻R3的另一端和控制部23。
[0127]另外，电阻R3的一端连接于双极型晶体管41的集电极及基极。
[0128]从控制部23向D/A转换器5输入表示应向电阻R3的另一端与双极型晶体管41的发射极之间施加的电压的高低的数字信号。D/A转换器5将从控制部23输入的数字信号所示的高低的电压向电阻R3的另一端与双极型晶体管41的发射极之间施加。由此，电流按照电阻R3的另一端以及双极型晶体管41的集电极及发射极的顺序流动。
[0129]在将D/A转换器5向电阻R3的另一端与双极型晶体管41的发射极之间施加的电压设为Vda的情况下，电流值Iref通过下述式算出。
[0130]Iref =( Vda-Vbe)/γ3...(1)
[0131]在此，r3为电阻R3的电阻值，Vbe为双极型晶体管41的基极与发射极之间的电压。如(I)式所示，电流值Ir ef根据电压Vda的高/低而变大/小。
[0132]控制部23通过向D/A转换器5输出表示各种高低的数字信号，调节电压Vda的高低。由此，控制部23变更电流值Iref，变更电流值II。
[0133]在如上构成的第一恒流电路25中，控制部25能够以简单的结构来变更电流值II。
[0134]实施方式3中的第二恒流电路28以与实施方式3中的第一恒流电路25同样的方式构成，因此控制部23能够以简单的结构来变更电流值12。
[0135]实施方式3中的控制部23以与实施方式I同样的方式进行第一防止处理及第二防止处理，仅变更电流值11、12的结构与实施方式I不同，因此实施方式3中的防止装置10起到与实施方式I同样的效果。
[0136]另外，在实施方式I?3中，在第一负载12(或第二负载15)从现在开始进行工作的情况下，使电流值11 (或电流值12)从第一电流值(或第二电流值)上升之后返回到第一电流值(或第二电流值)的时机不限定于使电流值11(或电流值12)上升之后经过了设定时间后。例如，也可以监控开关电流值的绝对值Is，在开关电流值的绝对值Is稳定的情况下，使电流值Il (或电流值12)返回到第一电流值(或第二电流值)。
[0137]另外，在第一负载12(或第二负载15)从现在开始进行工作的情况下，可以不进行变更电流值11(或电流值12)的处理及根据开关温度而变更电流值11(或电流值12)的处理这双个处理，也可以进行其中任一处理。另外，变更电流值11(或电流值12)的条件不限定于第一负载12(或第二负载15)从现在开始进行工作的情况或开关温度发生变化的情况，例如也可以是从使用者接收到电流值11(或电流值12)的变更指示的情况。
[0138]另外，对于FET21、22，分别使FET21的漏极与FET22的漏极连接，使FET21的源极与电阻Rl的一端和第二比较器29的正端子连接，使FET22的源极与电阻R2的一端和第一比较器26的正端子连接。在如上连接有FET21、22的情况下，关于各二极管Dl、D2，阴极与FET21、22的源极连接，阳极与FET21、22的漏极连接。因此，由于二极管Dl的阴极与二极管D2的阴极连接，因此在FET21、22分别断开的情况下，电流不会流经二极管Dl、D2。
[0139]而且，FET21、22只要作为开关发挥功能即可，因此FET21、22分别可以是P沟道型的FET，也可以是双极型晶体管。另外，也可以取代FET21、22而使用一个半导体开关。优选为，该半导体开关是在断开的期间电流不在该半导体开关自身的两端之间流动的开关。另外，第一恒流电路25及第二恒流电路28不限定于使用双极型晶体管的结构，也可以是使用FET的结构。例如，在取代双极型晶体管40、41而使用两个N沟道型的FET的情况下，两个FET各自的栅极、源极及漏极与双极型晶体管40、41的基极、发射极及集电极对应。而且，第一恒流电路25及第二恒流电路28的结构也可以不同。
[0140]所公开的实施方式I?3应认为在所有的方面是例示而不受限制。本发明的范围不是由上述的说明而是由权利要求表示，旨在包括与权利要求均等的含义及范围内的所有的变更。
[0141]附图标记说明
[0142]10防止装置
[0143]12第一负载
[0144]15第二负载
[0145]21、22 FET
[0146]23控制部
[0147]24温度检测部
[0148]25第一恒流电路
[0149]26第一比较器
[0150]28第二恒流电路
[0151]29第二比较器
[0152]40,41双极型晶体管
[0153]R1、R2 电阻
【主权项】
1.一种防止装置，具备设于电流路径的开关，通过使该开关断开来防止过电流在所述电流路径中流动， 所述防止装置的特征在于，具备: 电阻，所述电阻的一端与所述开关的一端连接； 恒流电路，使恒定的电流从该电阻的一端侧朝另一端侧流动； 变更单元，变更该恒流电路中流动的电流的值;及 比较部，对所述开关及电阻各自的另一端的电位进行比较， 所述防止装置构成为，在该比较部进行的比较的结果表示所述开关的另一端的电位比所述电阻的另一端的电位低的情况下，使所述开关断开。2.根据权利要求1所述的防止装置，其特征在于， 还具备检测所述开关周边的温度的温度检测部， 所述变更单元构成为，根据所述温度检测部检测到的温度的高/低而将所述恒流电路中流动的电流的值变更为小/大的值。3.根据权利要求1或2所述的防止装置，其特征在于， 在所述开关的另一端连接有负载， 所述防止装置具备判定该负载是否进行工作的判定单元， 所述变更单元构成为，在由该判定单元判定为所述负载进行工作的情况下，使所述恒流电路中流动的电流的值上升。4.根据权利要求3所述的防止装置，其特征在于， 所述变更单元构成为，在由所述判定单元判定为所述负载进行工作之后经过了预定时间的情况下，使所述恒流电路中流动的电流的值返回到上升之前的电流值。5.根据权利要求1?4中任一项所述的防止装置，其特征在于， 所述恒流电路具备两个晶体管， 该两个晶体管分别具有第一端、第二端及第三端， 在所述两个晶体管的各晶体管中，与第一端和第二端之间的电压对应的值的电流向第二端和第三端之间流动， 所述两个晶体管中的一个晶体管中的第一端及第三端分别连接于另一晶体管的第一端， 所述两个晶体管的各晶体管中的第二端的电位大致相同， 在所述另一晶体管的第三端连接有所述电阻的另一端， 所述变更单元构成为，通过变更在所述一个晶体管的第二端和第三端之间流动的电流的值来变更所述恒流电路中流动的电流的值。
【文档编号】H02H3/08GK106063129SQ201580011624
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年2月20日 公开号201580011624.6, CN 106063129 A, CN 106063129A, CN 201580011624, CN-A-106063129, CN106063129 A, CN106063129A, CN201580011624, CN201580011624.6, PCT/2015/54736, PCT/JP/15/054736, PCT/JP/15/54736, PCT/JP/2015/054736, PCT/JP/2015/54736, PCT/JP15/054736, PCT/JP15/54736, PCT/JP15054736, PCT/JP1554736, PCT/JP2015/054736, PCT/JP2015/54736, PCT/JP2015054736, PCT/JP201554736
【发明人】矢野佑典, 塚本克马
【申请人】株式会社自动网络技术研究所, 住友电装株式会社, 住友电气工业株式会社